AMS 应用于发光显示材料研究案例集（三）

Posted · Add Comment

第二激发态三重态通过热激活反向内转换促进 TADF 和三重态-三重态湮灭光子上转换 近年来，由于 TADF 材料的高激子利用效率、低生物毒性等，TADF 有机发射体数量激增。然而现有的 TADF 通道在设计高性能材料方面还不够完善，特别是高位三重态介导的反向系间交叉过程。本文报道了一种热激活的反向内转换（TARIC）途径，该途径可以通过势能面锥形交点，实现从 T1 状态到 T2 状态的有效转移，势垒为 3.81 kcal mol−1。 在此基础上，介导的 T2 态促进了 TADF 和三重态-三重态湮灭光子上转换（TTA-UC）通道。此外，得益于TARIC途径，设计的 2′,7′-二氯荧光素（DCF）衍生物 DCF-MPYM-Me 光敏剂具有 13.6% 的优异上转换效率，高上转换效率对不含重原子的纯有机 TTA-UC 体系 TADF 光敏剂来说至关重要。 The Second Excited Triplet-State Facilitates TADF and Triplet–Triplet Annihilation Photon Upconversion via a Thermally Activated Reverse Internal Conversion, Yanliang Zhao, Yingnan Wu, Wenlong Chen, Ruiling Zhang, Gaobo Hong, Jiarui Tian, Honglei […]

Read More

AMS 应用于发光显示材料研究案例集（二）

Posted · Add Comment

电荷转移态中的自旋轨道耦合 阿姆斯特丹大学的研究人员研究了电子供-受体分子的扭曲对性质的影响。对于包含芘受体和二甲基苯胺供体的电子供体-受体体系，确定了自旋轨道耦合矩阵元（SOCME）、电荷分离的电子耦合，对构象的依赖性。 对热激活延迟荧光（TADF）、光动力疗法、三重态发光二极管而言，自旋轨道耦合效应起着决定性影响。作者在动力学和能量角度，讨论了旋-轨电荷转移系间窜跃 (SOCT-ISC) 机制，包括经典Marcus电子转移理论中，电荷分离、电荷复合的相关参数。自旋轨道耦合，在电荷复合到三重态过程中起着重要作用，可以通过TD-DFT 进行探索，同时TD-DFT也为理解和预测 SOCT-ISC 机制提供了有效途径。该研究用丙酮和 4-硫代胸腺嘧啶的自旋轨道耦合矩阵元作为基准。 关于这项工作的三个报告的视频资料，可以辅助读者理解如何在自己的工作中使用类似的方法： 芘-二甲基苯胺正交电荷转移态的自旋-轨道耦合_René Williams 使用计算化学来描述和理解SOCT-ISC机制_Davita van Raamsdonk 正交电荷转移态中的自旋轨道耦合_Shivan Bissesar 所有 ADF 输入文件（链接）。 Bissesar, D. M. E. van Raamsdonk, D. J. Gibbons, R. M. Williams, Spin Orbit Coupling in Orthogonal Charge Transfer States: (TD-)DFT of Pyrene-Dimethylaniline. Molecules 2022, 27 (3), 891. 热激子基 TADF 分子设计的理论探讨 近年来TADF过程的研究取得了诸多突破，但要进行更高效率和量子产率的TADF分子设计，还需要更多深入的理论机理上的研究。与传统（冷）TADF一样，基于热激子的TADF材料也可以有效地利用单重态和三重态激子，理论上产生100%的IQE。与冷TADF（从低激发T1到S1）不同，热TADF中的RISC过程发生在高激发三、单重激发态（Tm（m>1）与Sn（n>1））之间。设计满足热激子形成条件的材料，例如低三重态之间能隙足够大，而高激发单-三重态能级间隙足够小，仍然是相当困难的。 印度SRM大学化学系Jesni M Jacob、Mahesh […]

Read More

AMS 应用于发光显示材料研究案例集（一）

Posted · Add Comment

Ru(II)-(双齿环金属化芳香配体)发色团的固有77K磷光特性和计算模型：其相对较低的非辐射速率常数源于发射态和基态之间的低自旋轨道耦合驱动的振动耦合振幅 作者研究了 Kasha 型发射 Ru（双齿环金属化芳香配体）、[Ru(pzpy)2(CM)]+ 离子发色团（CM=1-苯基异喹啉、2,3-二苯基吡嗪和1,4-二氮杂三苯撑，pzpy=2-吡唑-1-基吡啶）的光诱导弛豫。这是首次报道纯 Ru-（双齿 CM）发色团的磷光行为。磷光发色团的 77 K 光诱导弛豫特性表明，在 670-900 nm 的发射区域，发射量子产率高于参考 Ru-bpy（bpy=2,2′-联吡啶）发色团。Ru-CM 发色团的这种现象可以归因于它们在 77 K 非辐射速率常数（kRAD）下的异常低的幅度，尽管它们的辐射速率常数并不显著。为了研究 Ru-CM 和 Ru-bpy 发色团之间 77 K 光诱导行为弛豫的差异，我们使用了计算模拟，应用了 kRAD 的基本形式和与温度无关的 kRAD 方程，其中包括计算的自旋轨道耦合值。 Intrinsic 77 K Phosphorescence Characteristics and Computational Modeling of Ru(II)-(Bidentate Cyclometalated-Aromatic Ligand) Chromophores: Their Relatively Low Nonradiative Rate Constants Originating from Low Spin−Orbit Coupling Driven […]

Read More

AMS 辅助药物研究案例集（一）

Posted · Add Comment

药物工艺开发中溶解度预测模型的评估（阿斯利康） 在合成药物工艺开发中的许多单元操作设计中，溶解度是一个重要属性，然而直接测量潜在溶剂、混合溶剂中的溶解度，有时候并不理想或实用。在制药工业中投入使用的，包括有几种预测化合物在有机溶剂中溶解度的理论模型。ETC(Enabling Technologies Consortium) 合作，需要进行溶解度模型标准测试，以便指导溶解度模型的更好使用。 阿斯利康的研究人员针对一组较为广泛的溶质-溶剂组合，包括24 种溶质和80 种溶剂、混合溶剂，对多种溶解度模型进行了评估。作为 ETC 内部共同努力的一部分，对乙酰唑胺、咖啡因、西咪替丁、桂利嗪、格列本脲、奥美拉唑、扑热息痛、吡罗昔康、利培酮和糖精进行了测量。ETC 合作参与者额外提供了的溶解度的一些内部数据，涵盖了更有限的溶剂范围。 溶解度模型的方法各不相同，包括从第一性原理模型（COSMO-RS 和 COSMO-SAC）到回归模型（R-UNIFAC 和Lovette-Amgen模型）等。作者使用不同的适应度测量，对每种模型的性能进行了广泛的评估。 尽管作者提出了几种不同的性能指标（如准确性、RMSE和MCC），但没有一种指标能够完美地捕捉模型在所有预期情况下的适用性。建议研究者评估每个指标在其预期应用中的重要性，并根据所需数据规模和应用模型的能力来平衡评估。 结果表明，溶解度模型确实可用于化学过程开发，这些模型在性能方面非常具有吸引力。通过有效的初步筛选，能够产生较小的潜在溶剂和溶剂混合物集，以便进一步筛选，而且在后期开发中，能够识别和消除二元体系协同溶解度效应的潜在影响。 从这些模型的总体趋势来看，使用的实验数据越多，总体性能改善越大。使用DSC或参考溶解度时，基于ADF-COSMO的模型通常是最准确的。R-UNIFAC模型在不同任务中的表现各不相同，只有从参考溶剂和多态性处理的选择上将它们区分开来。Lovette-Amgen模型在单溶剂系统的大多数评估中表现得异常出色（使用数据训练了该模型），但二元溶剂评估方面显著落后（数据未用于训练模型）。 Evaluation of Predictive Solubility Models in Pharmaceutical Process Development─an Enabling Technologies Consortium Collaboration, Michael A. Lovette, Jacob Albrecht, Ravi S. Ananthula, Francesco Ricci, Rahul Sangodkar, Mansi S. Shah, and Simone Tomasi, Cryst. Growth Des. 2022, DOI: 10.1021/acs.cgd.2c00368 […]

Read More

AMS 辅助药物研究案例集（二）

Posted · Add Comment

铋烯和锑烯作为顺铂药物载体的理论比较研究 有效的靶向递送是纳米医学中抗癌药物递送的一个挑战，本项研究主要使用 DFT 方法，研究铋和锑纳米片作为顺铂抗癌的纳米载体的可能性。结果表明，与锑烯相比，铋烯表现出明显更好的物理稳定性、药物释放速率、溶解度和生物相容性，使其成为药物递送系统的优秀候选者。 抗癌药物的平行和垂直取向吸附在两个纳米片上；平行构型在能量上最为有利，平行位点的吸附能为-0.79eV。电子电荷分析和 DOS 计算也揭示了从药物到铋烯片的电荷转移，从而证实了药物的有效吸附。作者通过模拟药物和吸附位点附近的载体表面的受到质子攻击，来模拟药物的释放，结果显示出铋烯在药物释放机制方面的稳定性和潜力。 此外，通过研究其与生物分子的相互作用，分析药物分子与氨基酸的相互作用，发现药物能够有效发挥作用。关于功函数、恢复时间、电子局域函数和前沿分子轨道分析，进一步确认了铋烯相对于锑烯的优势。这些全面的评估表明，双马苏碱是一种更具前景的抗癌药物纳米载体，并为提高癌症治疗策略的疗效开辟了一条潜在的途径。 Insights into bismuthene and antimonene as cisplatin drug carriers: A theoretical comparative investigation, Chemical Physics, 2025, Volume 588, 112460 应用萜类深共晶溶剂去除水中的抗生素和染料：理论预测、实验验证和量子化学评估（四川大学） 本研究提出了一种理论预测方法和机理研究，用于使用萜类深共晶溶剂（DES）从水性介质中提取抗生素和染料。首先，应用 COSMO-RS 方法预测了26种萜类DES提取抗生素（四环素类、磺胺类、喹诺酮类、β-内酰胺类）和染料等15种目标化合物的选择性、容量和性能指标，百里酚苯甲醇对目标化合物显示出有前景的理论选择性和提取效率。 此外，氢键受体（HBA）和氢键供体（HBD）的结构都对预测的提取性能有影响，可以通过调整具有更高极性、更小分子体积、更短烷基链长度和芳香环结构等的候选物来提高提取性能。根据 σ-Profile 和 σ-Potential 所揭示的预测分子相互作用，具有 HBD 能力的 DES 可以促进分离过程。此外，实验验证证实了所提出的预测方法的可靠性，表明理论预测的提取性能指标的趋势，与使用实际样品的实验结果相似。 最后，基于可视化表示、热力学计算和拓扑性质，通过量子化学计算对提取机理进行了评估；目标化合物显示出良好的溶剂化能量，可以从水相转移到 DES 相。 所提出的方法已被证明有可能为环境研究中具有类似绿色溶剂分子相互作用的更多应用（如微萃取、固相萃取、吸附）提供有效的策略和指导。 How to apply terpenoid-based deep eutectic solvents for removal of antibiotics […]

Read More

光开关顺铂类似物的光控抗癌活性和细胞摄取（J. Med. Chem 2024）

Posted · Add Comment

摘要 波兰雅盖隆大学等，用两个芳基偶氮吡唑配体合成了光敏顺铂类似物，能够进行反式-顺式/顺式-反式光异构化。顺式光异构体的半衰期为9天。作者在几种癌症和正常细胞系中，测定了复合物的两种光异构体的细胞毒性，并与顺铂的细胞毒性进行了比较。该复合物的反式光异构体，比顺式光异构物和顺铂更具细胞毒性，对癌症（4T1）的毒性比对正常（NMuMG）小鼠乳腺细胞的毒性更大，能够造成 4T1细胞的坏死。4T1 细胞内化的反式和顺式光异构体的光异构化分别增加和降低了存活率，反式光异构体的细胞摄取强于顺式光异构物和顺铂。这两种光异构体与DNA的相互作用比顺铂更快。反式光异构体与牛血清白蛋白的结合更强，诱导细胞谷胱甘肽水平的降低幅度大于顺式光异构物。 相关计算采用AMS软件ADF模块完成。 参考文献 Light-Controlled Anticancer Activity and Cellular Uptake of a Photoswitchable Cisplatin Analogue, J. Med. Chem. 2024, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.4c01575

Read More

苯基邻位连接供-受体的苯并噻唑基二氟化硼化合物空间调控，用于OLED的TADF发光材料（ACS Appl. Mater 2024）

Posted · Add Comment

摘要 乌克兰利沃夫国立理工大学设计、合成了两种咔唑电子供体、苯并噻唑稠合硼杂环受体，通过苯邻位连接的染料，并对其进行了光谱研究。由于硼杂环单元的空间效应，染料在晶态时表现出不同的构象。分子间大量氢键作用、分子堆积中非常弱的π-π堆积，导致强烈的固态发光，晶体的光致发光量子产率分别为40%和18%，基于主体的发光层的光致荧光量子产率为50%和42%。 这些化合物显示出聚集诱导发光和热激活延迟荧光（TADF）。电离势（IP）和电子亲和势（EA）值表明，所开发的染料具有良好的电荷注入能力和双极电荷传输性能。通过渡越时间测量，检测了染料层中的空穴和电子的传输。苯并噻唑基二氟化硼配合物在1.35 × 106 V cm-1 的电场下显示出1.5×10-4 和 0.7×10-4 cm2 V-1 s-1 的高电子迁移率。因此这些染料用作有OLED的发射体是非常成功的，其外部量子效率分别为 15% 和 13%。我们的研究标志着固态发射二氟化硼染料领域的一个关键进展，该染料可以作为 TADF 发射器应用于OLED。所得结果表明，苯邻位连接供体-受体染料中，受体单元的取向对 TADF 活性有显著影响。 其中逆向系间窜跃速率、自旋轨道耦合矩阵元，采用AMS软件中ADF模块计算得到。 参考文献 Sterically Tuned Ortho-Phenylene-Linked Donor–Acceptor Benzothiazole-Based Boron Difluoride Complexes as Thermally-Activated Delayed Fluorescence Emitters for Organic Light-Emitting Diodes, ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, DOI: 10.1021/acsami.4c12662

Read More

【重庆大学李海涛教授】无机磷酸铵盐抑制甲烷/煤尘混合爆炸的反应行为和机理：ReaxFF MD 结合 DFT 研究（Chem. Eng. J 2024）

Posted · Add Comment

研究背景 无机磷酸铵盐粉体由于其优良的抑爆性能长期以来被人们广泛关注，其对瓦斯煤尘复合爆炸的有效性已经在众多实验及工程现场得到充分验证，主要通过定性定量分析无机磷酸铵盐粉体如 NH4H2PO4、(NH4)2HPO4 等对瓦斯煤尘复合爆炸压力演化、火焰传播等宏观特征的影响，然而无机磷酸铵盐粉体抑爆剂抑制瓦斯/煤尘复合爆炸的详细反应过程及其微观作用机理尚未了解。 研究方法 为了揭示无机磷酸铵盐粉体抑爆剂抑制瓦斯/煤尘复合爆炸的详细反应过程及其微观特征，研究团队采用反应力场分子动力学（ReaxFF-MD）与密度泛函理论（DFT）相结合的数值模拟方法对无机磷酸铵盐在抑制瓦斯煤尘混合爆炸反应中的分子动态演变过程及潜在反应机理进行了深入的研究。本研究为无机磷酸铵盐粉体抑制爆炸的反应进程提供了更多见解，有助于开发设计高效的抑爆剂。 图1 NH4H2PO4 及 (NH4)2HPO4 抑制瓦斯煤尘复合爆炸反应路径及作用机理 主要研究结论 相同质量分数的NH4H2PO4对CO2的抑制作用更显著，(NH4)2HPO4则生成更多H2O，在反应过程中无机磷酸铵盐抑制剂不仅对复合爆炸过程中CH4的初始反应步骤产生影响，同时吸收爆炸反应进程中的活性自由基(H/O/OH)及中间产物(CH3/CH2O)以阻抑链反应的继续发展。其中，NH4H2PO4主要通过HPO3→PO2→PO→HPO2→HPO3循环反应路径进行抑制，而(NH4)2HPO4在此基础上增加了H2PO4→H3PO4→H2PO3→H2PO4、HPO3→HPO2→H2PO3→H2PO4→HPO3两条循环反应路径。此外，NH4H2PO4的加入使C40+的分解速度下降35.3%，(NH4)2HPO4的加入使C40+的分解速度下降47.2%。同时，由于无机磷酸铵盐团聚效应及吸水效应，模拟过程中抑制剂的最佳抑制浓度表现为1：1。该浓度下，抑制剂的加入不仅延迟了复合爆炸过程中脂肪键、醚氧桥键断键的时间即煤分子分解时间，同时延迟了煤分子开环反应的时间即煤分子氧化时间。随着抑制剂质量分数的增加，其更易吸附大量水分子及含磷化合物，使原本开环反应后的物质重新连接而形成新的大分子基团，以阻抑反应的下一步氧化分解。 参考文献 Reactive behaviors and mechanism of methane/coal dust hybrid explosions inhibited by NH4H2PO4 and (NH4) 2HPO4: A combined ReaxFF-MD and DFT study, Chemical Engineering Journal, 2024, DOI: 10.1016/j.cej.2024.155577

Read More

从分子层面理解使用深共晶溶剂从酚类化合物中分离中性油（Sep Purif Technol, 2025）

Posted · Add Comment

目前从煤直接液化油中，分离酚类化合物的过程，需要解决产生含酚废水，以及产品中中性油含量不达标的紧迫问题。北京化工大学与太原师范大学合作研究中，使用 AMS 软件中的 COSMO-SAC 模型来预测深共晶溶剂（DES）对酚类化合物的分离性能，并根据固液相图确定了潜在的萃取剂及其液相操作窗口。

采用低成本、稳定、高效的萃取剂 LC:TEG（1:3.3）DES 进行实验，探索实验条件的影响。通过量子化学和分子动力学模拟的可视化方法，探索了结构-活性关系，提出了一种多级闪蒸联合蒸馏去除中性油的方法。建立了萃取与蒸馏相结合的工艺，得到中性油含量仅为0.31%的间甲酚产品，中性油含量首次降至1%以下，满足工业要求。

Read More

通过 COSMO-RS 预测药物与聚合物的相容性

Posted · Add Comment

最近捷克共和国布拉格化工大学Michal Fulem课题组，使用 AMS 软件的 COSMO-RS 模块预测 10 种活性药物成分（API）与聚合物聚乙烯吡咯烷酮（PVP）K12 的固液平衡（SLE）曲线。作者采用两种基于 COSMO RS 的方法，即“传统方法”和“快速方法”，并对二者的性能进行了比较。通过逐步溶解（S-WD）方法获得的各自 SLE 数据集进行比较，评估预测 SLE 曲线的准确性。

Read More
 

  • 标签

    3D打印 ABAQUS ADF AMS ATK Workshop BAND COSMO-RS DES DFT EDA EDA-NOCV NanoLab NMR NOCV OLED QATK Highlight QuantumATK reaxff Simpleware SOC SOCME TADF TDDFT ZORA 二维材料 催化 分子动力学 半导体 反应分子动力学 太阳能电池 密度泛函 工业 微电子 数字岩石 深共晶溶剂 溶解度 热解 燃烧 电声耦合 能量分解 自旋轨道耦合 迁移率 钙钛矿 镧系元素 骨科

  • 关于费米科技

    费米科技以促进工业级模拟与仿真的应用为宗旨，致力于推广基于原子级别模拟技术和基于图像模型的仿真技术，为学术和工业研究机构提供研发咨询、软件部署、技术攻关等全方位的服务。费米科技提供的模拟方案具有面向应用、模型新颖、功能丰富、计算高效、简单易用的特点，已经服务于众多的学术和工业用户。

    欢迎加入我们！（点击链接）

  • 最近更新

  • 联系方式

    • 留言板：点击留言
    • 邮箱：sales_at_fermitech.com.cn
    • 电话：010-80393990
    • QQ： 1732167264

  • 订阅费米科技新闻

    • 邮件订阅：
      您可以使用常用的邮件地址接收费米科技定期发送的产品更新和新闻。
      点击这里马上订阅！
    • 微信订阅：
      微信扫描右侧二维码。
    •